一种气化等离子废物处理系统的制作方法

本发明涉及一种气化等离子废物处理系统，属于废物处理技术领域。

背景技术：

现有技术中公开了一种立式垃圾焚烧炉，如图1所示，在立式垃圾焚烧炉的下部设置有灰渣排出机构，其包括由配置在上方的一对可相向的伸出和拉出垃圾支持装置1和设置在下方的开闭自由的焚化灰渣排出板2。通常情况下，垃圾支持装置1从焚烧炉主体拉出，焚化灰渣排出板2支撑灰渣层。排灰时，垃圾支持装置1向焚烧炉主体伸出以支撑位于垃圾支持装置1的上方的沉积层的载重，位于垃圾支持装置1的下方的焚化灰渣因焚化灰渣排出板2的转动，而被排出到配置在焚化灰渣排出机构下方的灰渣运出装置中。

立式垃圾焚烧炉在处理垃圾时，配伍层u、碳化层c、燃烧层y和灰渣层z的全部载重由焚化灰渣排出板2支撑，在插入和拉出垃圾支持装置1时相当困难，且不能对大块的灰渣进行破碎，因此对灰渣的处理效率低。

技术实现要素：

为克服现有技术中存在的缺点，本发明的发明目的是提供一种气化等离子废物处理系统，处理效率高，地面积小。

为实现所述发明目的，本发明提供一种气化等离子废物处理系统，其特征在于，其包括气化等离子熔融炉和二次反应室，所述气化等离子废物熔融炉用于将待处理废物处理成熔渣和合成气体，所述二次反应室用于将合成气体处理成可排放气体并进行水洗以去除可排放气体中所携带的尘粒和可溶于水的物质；气化等离子熔融炉包括预处理部分和熔融部分，所述预处理部分包括圆筒部、漏斗部和与灰渣输送机构，所述漏斗部的上部连接于圆筒部下部以形成预处理炉主体，所述灰渣输送机构设置于预处理主体内的下部；所述熔融部分的进料口连接于预处理炉主体下部的灰渣排出口以利用等离流对灰渣进行熔融处理，其特征在于，所述灰渣输送机构包括至少2层灰渣排出板和破碎推送机构，灰渣排出板具有关于中心呈辐射状排灰口，至少2层灰渣排出板的轴线重叠，且除第1层以外的其它层灰渣排出板分别能够沿轴旋转不同的角度以关闭或打开第1层灰渣排出板排灰口，所述破碎推送机构设置于至少两层灰渣排出板的下方，用于将灰渣破碎，并推入熔融部分。

优选地，破碎推送机构包括能够安装于漏斗部的轴和设置在轴上的旋转体，旋转体设置有破碎齿，漏斗部的内壁设置有破碎齿。

优选地，在旋转体上平行于旋转轴设置多体肋，肋至少包括与旋转面的夹角逐渐增大的第一面、与第一面连接并与旋转面平行的第二面和与第二面连接并垂直于旋转面的第三面，第二面上设置有破碎齿。

优选地，所述等离子熔炉的熔融部分内设置有倾斜的物料床，由预处理部分输入到熔融部分的灰渣置于物料床上，以对灰渣进行熔融。

优选地，预处理部分的工作温度在450摄氏度到800摄氏度之间；熔融部分的工作温度在1300摄氏度到1800摄氏度之间。

优选地，根据供给预处理部分的废物的平均热值和重量控制供给预处理部分的供氧量以使待处理的废物在预处理部分内形成灰渣层、燃烧层、碳化层和配伍层。

优选地，预处理部分的排烟口连通于熔融部分，以使熔融部分对烟气中的可高温分解的物质进行高温分解。

优选地，在熔融部分内倾斜的物料床的末端连通于排渣通道，排渣通道内设置有用于关闭和打开通道的门。

优选地，二次反应室内设置有隔板，所述隔板将二次反应室分成处于气流上游的再反应室和处于气流上游的水洗室，在隔板的上表面设置有环形凹槽，所述环形凹槽连通于设置于二次反应室侧壁的排水口，隔板中央设置有排气管，排气管连通凸形帽的储气室，凸形帽的下部放射状地设有多个排气孔。

优选地，再体反应室中注入含有自由基的氧化剂以与合成气体进行再次反应。

与现有技术相比，本发明提供气化等离子废物处理系统，处理效率高，地面积小。

附图说明

图1是现有技术提供的立式垃圾焚烧炉的灰渣排出机构的组成示意图；

图2是现有技术提供的气化等离子废物处理系统的示意图；

图3是本发明提供的灰渣排出机构的组成示意图；

图4、5和6分别是灰渣排出机构的第一层灰渣排出板、第2层灰渣排出板和安装后的灰渣排出板的示意图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接，也可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，还可以是两个元件内部的连通，对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

图2是现有技术提供的气化等离子废物处理系统的示意图，如图2所示，气化等离子废物处理系统至少包括气化等离子废物熔融炉和二次反应室，所述气化等离子废物熔融炉用于将待处理废物处理成熔渣和合成气体，所述二次反应室用于将合成气体处理成可排放气体并进行水洗以去除可排放气体中所携带的尘粒和可溶于水的物质。等离子废物熔融炉包括预处理部分10和设置在预处理部分下方的熔融部分20，所述预处理部分10包括圆筒部11、漏斗部12和与灰渣输送机构13，所述漏斗部12的上部连接于圆筒部11下部以形成预处理炉主体，所述灰渣输送机构13设置于预处理主体内的下部；所述熔融部分20的进料口设置于熔融部分的壳体的偏上的位置，其连接于预处理炉主体下部的灰渣排出口16以利用等离流对灰渣进行熔融处理。

预处理炉主体由形成其外壳的钢制壳体、内侧的上部耐火材料及下部耐火材料构成。在预处理炉主体的顶部设置有用于将废弃物投入到炉内的投入口14，并且该投入口具有二重挡风板15等密封机构。

对被投入的废弃物进行沉积的漏斗部12被收窄形成半球状，当灰渣输送机构中的旋转体为球形时，漏斗部12被收窄形成半球状以与球形旋转体相配合。在配置于漏斗部12的下部耐火物的整个外周上设置着水冷套，该水冷套通过经过内部的冷却水来对下部耐火材料进行冷却。被投入炉内的废弃物在该漏斗部12内形成沉积层。

焚化灰渣排出机构13设置于漏斗部12的下部。根据一个实施例，灰渣输送机构13包括n层具有关于中心呈辐射状排灰口的灰渣排出板，n层灰渣排出板的轴线重叠，且第2到第n层灰渣排出板分别能够沿设置在第1层灰渣排出板下部中央的旋转轴旋转不同的角度以封闭和第1层灰渣排出板排灰口，所述n为大于或者等于2的整数。通常情况下，第2到第n层灰渣排出板分别能够绕设置在第1层灰渣排出板下部中央的旋转轴旋转不同的角度以封闭和第1层灰渣排出板排灰口，以支撑沉积层的载重。需要排灰时，通过驱动机构旋转第2到第n层灰渣排出板，以使第1到第n层灰渣排出板的排灰口畅通以进行排灰。

根据一个实施例，在灰渣排出板下方还设置有破碎推送机构，用于将灰渣破碎并推送到熔融部分20，破碎推送机构包括能够安装于漏斗部的轴135和设置在轴上的旋转体，旋转体设置有破碎齿，漏斗部12的内壁设置有破碎齿121。

根据供给预处理部分10的废物的平均热值和重量控制供给预处理部分的供氧量以使待处理的废物在预处理部分10内形成灰渣层z、燃烧层y、碳化层c和配伍层u。预处理部分10的工作温度在450摄氏度到800摄氏度之间。

根据本发明一个实施例，焚化灰渣排出机构的第一层的灰渣排出板上表面的轴的轴芯为空从而形成导气管，从燃烧用空气供给管输送来的燃烧用空气通过第一层的灰渣排出板及与其气流导通的凸形帽133而被供给到沉积层。该燃烧用空气是由强制送风机提供。燃烧用空气供给管具有监测管路中的燃烧用空气的流量的流量计、及改变燃烧用空气的供给量的开闭阀。本实施方式中的燃烧用空气的供给量被控制为，在沉积层的沉积厚度变厚而燃烧用空气的输送负荷变大，其流量减少的情况下，将所述开闭阀开大以使燃烧用空气的供给量增多；相反，在废弃物的沉积厚度变薄而燃烧用空气的输送负荷变小，其流量增加的情况下，将所述开闭阀关小以使燃烧用空气的供给量减少。

根据本发明一个实施例，熔融部分20包括容器21、设置在容器21内倾斜的物料床22和用于支撑容器21的支架24，容器21顶部为圆椎状，在顶部中央设置有进气口，该进气口通过管路连通于预处理部分的排气口；圆椎状的顶部的侧壁设置有进料口，该进料口直接连接于预处理部分的排渣口，以方便由预处理部分10的灰渣输送机构将压碎的灰渣直接抛送到输入到熔融部分20的灰渣置于物料床22上，以对灰渣进行熔融。熔融部分20内设置有等离子电极对25，等离子电极对25由等离子电源提供电能，其可以是直流电也可以是交流电。熔熔融部分的工作温度在1300摄氏度到1800摄氏度之间。

根据本发明一个实施例，预处理部分10的排烟口17通过管路26连通于熔融部分10，以使熔融部分10对烟气所携带的可高温分解的物质进行高温分解。优选地，在熔融部分10顶部设置进烟口27，如此可将预处理部分10所排出的烟气所携带的灰尘也导入到熔融部分20进行高温热解。

在熔融部分20内倾斜的物料床22的末端连通于排渣通道28，排渣通道内设置有用于关闭和打开通道的门26，所述门26的关闭与打开也由电机带动的驱动机构进行。排渣通道的侧壁上设置有用于排出合成气体的排气口23。

根据本发明一个实证例，废物等离子处理系统还包括二次反应器，二次反应器用于将气化等离子体熔炉产生的气体合成气体二次反应转换成可排放气体。二次反应器包括容器，容器内设置有隔板33，在隔板的上表面设置有环形凹槽用于收集喷淋的水，所述环形凹槽连通于设置于二次反应室侧壁的排水口，所述隔板将二次反应室分成处于气流上游的合成气体再反应室30和处于气流上游的水洗室40，再反应室部分的容器31由低碳钢构成并衬有适当隔离/耐火材料，水洗室部分的容器41由钢或者树脂材料制成。隔板33中央设置有排气管，排气管连通凸形帽34的储气室，凸形帽34的下部放射状地设有多个排气孔。合成气体再反应室30包括容器31和设置在容器31侧壁上的进气口32，通过进气口给容器31中注入包含氧自由基氧化剂，以使合成气进一步调节，例如使任何未反应的碳与氧化剂反应而形成一氧化碳，或使挥发性金属组分与氧化剂反应而形成金属氧化物可排放气体包括氮、氧、二氧化碳和/或水蒸气。水洗室40包括容器41,在容器的顶部设置有排气口，侧壁偏上的位置设置有进水口42，内部偏上的位置设置有环形喷水管（图中未示），以将水喷入到容器41内部。当合成气体与氧化剂在合成气体再反应室30中再次反应后，生成可排放气体，所述可排放气体通过凸形帽34下的排气口排入到水洗室40，其从下向上与从上向下喷淋的水相遇，将气体所携带的灰尘和可溶于水的物质由水带到环形凹槽而后通过排水口排出。干净的可排放气体经过滤器50去除掉大部分水份而排出到外界或者下游处理设备。

图3是本发明提供的灰渣排出机构的组成示意图，如图3所示，灰渣输送机构包括至少2层灰渣排出板131和134，还包括破碎推送机构136，灰渣排出板具有关于中心呈辐射状排灰口，至少2层灰渣排出板的轴线重叠，且除第1层灰渣排出板131以外的其它层灰渣排出板134分别能够沿轴132旋转不同的角度以关闭或打开第1层灰渣排出板排灰口。

根据一实施例，灰渣排出机构13还包括凸形帽133，所述凸形帽133设置在导气管1311上端，凸形帽133内形成储气室，凸形帽133的下部放射状地设有多个空气口，在焚化灰渣排出板131上设有多个空气口，空气口口径约为25～35mm。通过在凸形帽133的下部形成空气口，能够防止灰渣将空气口堵塞，从而使助燃气体能够充分地提供给燃烧层。

根据一实施例，所述破碎推送机构136设置于至少两层灰渣排出板的下方，用于将灰渣破碎，破碎推送机构包括能够安装于漏斗部的轴135和设置在轴135上的旋转体，旋转体设置有破碎齿，漏斗部12的内壁设置有与旋转体的破碎齿相啮合的破碎齿121。在旋转体上平行于旋转轴设置多体肋，肋至少包括与旋转面的夹角逐渐增大的第一面137、与第一面连接并与旋转体的旋转面平行的第二面138和与第二面137连接并垂直于旋转体的旋转面的第三面139，第二面138上设置有破碎齿。在旋转体旋转时，肋的第三面将灰渣推送到漏斗部的内表面和旋转体之间形成的腔体，由肋的第三面上形成的破碎齿和漏斗部内表面设置的破碎齿碾压成小颗粒，在旋转体继续旋转时，将碾碎的小颗粒灰渣推送到熔融部分。

图4、5和6分别是灰渣排出机构的第一层灰渣排出板、第2层灰渣排出板和安装后的灰渣排出板的示意图，如图4-6所示，第一层灰渣排出板131具有中心轴1312、圆环形支架1313和多个连接于中心轴和圆环形支架的呈辐射状排列的肋1314，多个肋之间形成关于中心呈辐射状排灰口，第一层灰渣排出板131的圆环形支架固定于漏斗部12的侧壁，其内部形成气流腔，漏斗部12的侧壁上设置有连通于气流腔的进气口。第一层灰渣排出板131上表面设置有连通于气流腔的圆筒形导气管1311，导气管的上端连通于凸形帽133的储气室。第一层灰渣排出板131下表面的中央沿轴向设置有旋转轴1312。第二层灰渣排出板134具有轴套1341、圆环形支架1342和多个连接于中心轴和圆环形支架的呈辐射状排列的肋1343，多个肋之间形成关于中心呈辐射状排灰口，第2层灰渣排出板134的圆环形支架强外部沿轴向设置有可以与驱动机构啮合的齿。所述轴套套于第一层灰渣排出板131的旋转轴1312上，第2层灰渣排出板在驱动机构的作用下可绕旋转轴1312旋转设定角度。本发明中，在漏斗部12的侧壁上对应于第一层灰渣排出板131位置设置有进气口，对应于第二层灰渣排出板134位置沿周向设置有槽口，驱动机构可以经槽口机械连接第2层灰渣排出板，以驱动第二层灰渣排出板134绕旋转轴1312旋转。

下面，对等离子废物熔融炉的工作进行说明。在作业开始的过程中，从投入口14向预处理部分10主体内投入的废弃物沉积到漏斗部的底部上残留的灰渣层z上而成为配伍层u，从而形成初期的沉积层。在初期的沉积层中，配伍层u中的废弃物因与燃烧用空气接触，便一边消耗氧气一边从易燃物开始燃烧，并将火种与难燃物一起保留下来形成燃烧层y。

在此，使燃烧用空气的供给量为理论空气量的0.2～0.8倍的情况下，燃烧层y慢慢地往配伍层u扩展，但该燃烧层y的扩展随着燃烧用空气中的氧气的耗尽而停滞。燃烧层y的扩展一停滞，则燃烧层y上的配伍层u在几乎不存在氧气的状态下被燃烧层y热烘，促使废弃物热分解进而形成碳化层c。另外，燃烧层y中燃烧完毕的焚化灰渣逐渐沉积到灰渣层z。即，在焚烧处理中，使向沉积层供给的燃烧用空气的供给量为理论空气量的0.2～0.8倍的情况下，在沉积层中，从上方起形成“配伍层u”、“碳化层c”、“燃烧层y”及“灰渣层z”。

由于在沉积层中的配伍层u与燃烧层y之间形成实质上为无氧气状态的碳化层c，从而能够防止配伍层u中的易燃物瞬间燃烧的现象，使燃烧状态趋于稳定。

另外，配伍层u中的易燃物不是瞬间燃烧，而是大多数被包含在废弃物中直接从配伍层u进入碳化层c、从碳化层c进入燃烧层y。因而，能够维持燃烧层y中的燃烧热量。

进一步，在所述碳化层c中，较长时间内，废弃物r包含着发热量高的易燃物在氧气不足的状态下被晾在高温下进行抑制燃烧，所以该废弃物中的难燃物充分地被热分解。其结果，能够促使废弃物的燃烧均匀，加上燃烧层y中的燃烧热量得到维持，所以最终排出的焚化灰渣中的未燃物的残留量非常小。

在灰渣层z上沉积了一定量以上的焚化灰渣后，便通过驱动机构转动第2到第n层灰渣排出板动作使第1到第n层的灰渣排出板排灰口形成灰渣通道，从而使焚化灰渣排入到熔融部分20。或者使破碎机构136开始工作，使灰渣破碎并将破碎的后的灰渣推入熔融部分20的物料床22上。

因沉积层的燃烧而产生的高温的气体、未反应的气体及二氧芑类等有机化合物的热分解气体被排入到导气管26中，上述气体所携带的固定颗粒沉积并再次导入到熔融部分20。另一方面，对废物进行预处理而产生的灰渣也输送到熔融部分20，在熔熔融部分20利用等离子流对灰渣及固定颗粒进行熔融以转化为合成气体和/或熔渣，所述熔渣从熔融部分的排渣通道28中排出，所述合成气体、高温的气体、未反应的气体及二氧芑类等有机化合物的热分解气体等气体通过排气口23被导入到二燃器进行二次燃烧。

熔融部分20包括容器21，所述容器21可局部或部分地构造为使得如果将一部分取下进行维护，则其它部分可保持在其适当的位置。容器21内设置有倾斜放置的物料床22，从预处理部分10排入的灰渣置于物料床22上，容器21从外到内依次包括高耐热耐侵蚀层、绝缘层、保温层和耐火层。根据一个实施例，容器21的内壁可以由若干层耐火材料组合而成，还可以由低碳钢和通过耐火材料层制成的隔离内壁制成，该耐火材料层可包括金刚砂或石墨砖、水硬性浇灌耐火材料、陶瓷板、陶瓷涂层、密压板和/或高耐热耐侵蚀硼硅玻璃块。

在熔融部分20的容器内可以设置温度传感器和/或压力传感器以对容器中的温度和/或压力进行连续或基本连续地监控以确保容器中的负压在预定范围之内。可通过在容器壁上设置一个或多个监控口，以使温度传感器和/或压力传感器的探头伸入容器21内，以检测温度和/或压力，温度传感器和/或压力传感器可与控制系统相连以将所探测的温度信息和压力信息传送给控制系统，控制系统根据其测得的数据控制施加于等离子电极对25的电功率。

来自灰渣的玻化或熔化废物可形成熔渣诸如玻璃状熔渣，其可收集在容器21侧下方的渣池中。熔渣可通过出渣口排入到熔渣/金属合金收集装置中。熔渣/金属合金收集装置可包括出渣车。出渣车可为气冷型也可以为水冷型。排出的熔渣可在水箱中淬火，致使排出的熔渣固化和破裂成较小的片。熔渣可在固态下经得住沥滤。从容器21移出的固体熔渣可通过传送带或其它用于传输装置从熔渣/金属合金收集装置传输到料箱并且可再利用或除掉。熔渣还可可排入其它特别指定的建筑机械装置，诸如通过沙隔离的模具中以形成建筑材料。

固体熔渣可用于许多商业应用，诸如道路构筑、混凝土骨料、喷抛清理、玻璃纤维和/或玻璃纤维状材料，固体熔渣可以是无害的并且可不需要填埋。此外它可形成装饰花砖或与建筑材料结合使用以形成轻质组合家用建筑材料。

由于等离子熔融部分的容器21中的低氧环境，存在于灰渣中的一些金属氧化物可还原成其元素形式。存在于废料中的金属和金属合金也可在容器中熔化。经过一段时间，可在倾斜的物料床上积聚一金属层。诸如铁类的特定金属可能不容易与渣池中含有的硅酸盐反应。熔渣可吸收这一些金属和金属氧化物，但如果在废物中存在大量金属，则金属可能积聚。熔融金属可与熔融熔渣一起通过出渣口排出，并进行处理。

根据本发明一个实实施例，废物气化等离子处理方法至少包括：使高热值废物、辅料按一定重量比混合，而后供给干燥配伍层，干燥配伍层内由上而下的混合物与由下而上的烟气对流并对混合物中的可分解物质进行热解；热解后的形成的碳化层流入燃烧层，在燃烧层，经碳化的残渣与从导入的助燃气体混合并进行燃烧，所产生的烟气进入到干燥配伍段，燃烧后剩余的高温残渣灰继续下形成灰渣层,在灰渣层燃烧后剩余的高温残渣灰继续下移，所带的热量被空气吸收并使空气预热，残渣在破碎机构136的作用下被挤压破碎成100mm以下的块状物排入到等离子熔融部分。

进入熔融部分的灰渣经过高温等离子喷枪灼烧融化为熔融态浆液，熔融态浆液通过熔融部分排渣通过道28自流入熔融部分侧部急冷水池中形成稳定无害的玻璃态熔渣。熔融部分所产生的合成气体和从预处理部分排出的部分烟气在二次反应室中再次进行氧化反应生成可排放的气体，可排放气体在水洗室中进行水洗而后生成干净的气体，之后再经过滤器去除多余的水份排放到空中。

以上结合附图，详细说明了本发明的工作原理。但是本领域的普通技术人员应当明白，说明书仅是用于解释权利要求书。但本发明的保护范围并不局限于说明书。任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明批露的技术范围内，可轻易想到的变化或者替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。